DE2311306A1

DE2311306A1 - Verfahren zur erhoehung der haltbarkeit des feuerfesten mauerwerks metallurgischer gefaesse

Info

Publication number: DE2311306A1
Application number: DE19732311306
Authority: DE
Inventors: Karl Dr Ing Brotzmann; Paul-Gerhard Mantey
Original assignee: Eisenwerke Gesellschaf Maximilianshuette mbH
Current assignee: Eisenwerke Gesellschaf Maximilianshuette mbH
Priority date: 1973-03-07
Filing date: 1973-03-07
Publication date: 1974-10-03
Also published as: DE2311306B2; JPS5040405A; LU69556A1; FR2220763A1; SE404524B; BE811920A; JPS5111043B2; FR2220763B1

Description

Dipl.-lng. H. Sauerland · Dr.-lng. R. König · Dipl.-lng. K. Bergen Patentanwälte ■ 4ααο Düsseldorf 30 · Cecilienallee 7B · Telefon -433732

Unsere Akte: 28 449 6. März 1973

Eisenwerk-Gesellschaft MaximilianshUtte mbH, 8458 Sulzbach-Rosenberg

"Verfahren zur Erhöhung der Haltbarkeit des feuerfesten Mauerwerks metallurgischer Gefäße"

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erhöhung der Haltbarkeit des feuerfesten Mauerwerks von Öfen und metallurgischen Gefäßen durch Einlagerung von Kohlenstoff.

Es ist bekannt, die Haltbarkeit feuerfester Massen und Steine durch Einlagerung von Kohlenstoff zu verbessern. Dies geschieht beispielsweise in der Weise, daß ein Gemisch aus einem feuerfesten Material, beispielsweise Sinterdolomit oder Magnesit und Teer hergestellt und anschließend geformt wird. Dem Formen schließt sich ein Brennen unter reduzierenden Bedingungen bei etwa 500°C an, um den Teer zu kracken. Beim Kracken bildet sich Kohlenstoff, der die Poren des feuerfesten Materials teilweise ausfüllt. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, aus dem feuerfesten Material zunächst in üblicher Weise Steine herzustellen und diese anschließend in Teer-Pech-Bädern zu tränken. Die getränkten Steine werden alsdann zum Aufbau eines feuerfesten Mauerwerks verwendet und dieses insgesamt zum Verkracken des Teers gebrannt.

Der beim Verkracken des Teers anfallende Kohlenstoff füllt die Poren des feuerfesten Materials nur zu höchstens 20%_t da sich nach den bekannten Verfahren allenfalls ein Kohlenstoffgehalt von 2 bis k% erreichen läßt, die Porosität des feuerfesten Materials sich jedoch in der Größenordnung von 15 bis 20$ bewegt. Obgleich die die Infiltration von Metall und Schlacke hemmende Wirkung des in das feuerfeste Material eingelagerten Kohlenstoffs unbestritten ist, fehlt es bislang an einer einheitlichen Theorie. Tatsache ist jedoch, daß sich der Kohlenstoff in dem feuerfesten Material verbraucht; denn Betriebsuntersuchungen haben gezeigt, daß beispielsweise das Mauerwerk eines Konverters nach einiger Zeit im oberflächennahen Bereich eine praktisch völlig kohlenstofffreie und teilweise von Schlacke und Metall infiltrierte Zone aufweist. Der Kohlenstoffgehalt steigt jedoch von dieser Zone aus in Richtung nach außen, d.h. zum Konvertermantel hin allmählich an.

Der Kohlenstoffabbau im feuerfesten Material ist vor allem durch den Einfluß der oxydierenden Schlacke und Ofenatmosphäre bedingt und führt dazu, daß Metall und/ oder Schlacke in die frei werdenden Poren eindringt und dort zu einer schnellen Zerstörung des kohlenstofffreien Materials führt. Auf diese Weise ist mit der fortlaufenden Entkohlung ein fortschreitendes Eindringen von Metall und/oder Schlacke und damit ein fortschreitendes Abtragen des feuerfesten Mauerwerks verbunden.

Es sind bereits zahlreiche Vorschläge gemacht worden, um der Entkohlung im oberflächennahen Bereich des Mauerwerks zu begegnen. So wird in der deutschen Offenlegungsschrift 2 210 731 ein Verfahren beschrieben, bei dem auf das Mauerwerk eine fließ- oder streichfähige, Kohlen-

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stoff beispielsweise in Form von Teer oder Kohlenwasserstoffen enthaltende Masse aufgetragen wird. Dieses Verfahren besitzt Jedoch eine Reihe von Nachteilen; so ist es zunächst einmal außerordentlich schwierig, den kohlenstoffhaltigen Auftrag über die gesamte Oberfläche gleichmäßig auf das Mauerwerk aufzutragen, dessen Temperatur in aller Regel über 1000⁰C, häufig sogar über 1500⁰C liegt. Dabei entstehen besondere Schwierigkeiten daraus, daß es schon bei Temperaturen über 500⁰C zum Zersetzen beispielsweise des Teers und der Kohlenwasserstoffe kommt. Demzufolge ist bereits das Einbringen der pastösen Masse in das betreffende Gefäß mit einer starken Gas- bzw. Rauchentwicklung verbunden und kommt es in der feuerfesten Masse zu Umsetzungen, wie sie sich beim Brennen herkömmlicher Teer-Dolomit- oder Magnesit-Massen abspielen. Dabei geht die Streichfähigkeit der Masse sehr schnell verloren, so daß es nicht mehr möglich ist, diese in eine innige Berührung mit der ohnehin rauhen und zerklüfteten Mauerwerksoberfläche zu bringen.

Ein möglicherweise entscheidender Nachteil des bekannten Verfahrens besteht jedoch darin, daß die kohlenstoffhaltige Masse auf die Mauerwerksoberfläche gebracht werden muß, die beispielsweise in einem Konverter mindestens zum Teil mit Rückständen, beispielsweise Bad- und Schlackenresten, bedeckt ist und deren Poren durch eingedrungenes Metall und/oder Schlacke im wesentlichen verschlossen sind. Mithin kann nach dem bekannten Verfahren allenfalls eine mehr oder minder vollkommene Schutzschicht aufgetragen werden, ohne daß es möglich ist, die entkohlten Zonen im oberflächennahen Bereich wieder aufzukohlen bzw. Kohlenstoff in den Poren, Fugen und sonstigen sich im Betrieb bildenden Hohlräumen einzulagern.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, das es gestattet, während des laufenden Betriebes, also nicht nur während der Stillstandzeiten, Kohlenstoff in den Poren und Hohlräumen eines feuerfesten Mauerwerks, insbesondere im Bereich der oberflächennahen entkohlten Zone einzulagern. Die lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß ein fluider Kohlenstoff träger in situ von der unzerstörten Mauerwerksseite her in das Mauerwerk infiltriert wird. Die Erfindung macht sich dabei die im unzerstörten Bereich vorhandene Porosität des Mauerwerks sowie das Vorhandensein von Mauerwerksfugen und Hohlräumen zunutze, um den Kohlenstoff in die Zone der maximalen Entkohlung bzw. des maximalen Verschleißes zu bringen und darüber hinaus das Porenvolumen aufzufüllen.

Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß der fluide Kohlenstoffträger von der kalten Seite her infiltriert wird und demzufolge keine Gefahr besteht, daß es außerhalb des feuerfesten Mauerwerks zu unerwünschten Reaktionen und umsetzungen kommt. Dies ermöglicht die Infiltration kohlenstoffabspaltender Gase und Flüssigkeiten ohne die Gefahr eines Krackens außerhalb des feuerfesten Materials. Die Kohlenwasserstoffe dringen dabei durch Poren, Hohlräume und Mauerwerksfugen bis zur Innenoberfläche des Mauerwerks, wo sie teilweise verbrennen. Dem kommt jedoch keine wesentliche Bedeutung zu, da die Kohlenwasserstoffe mindestens zum Teil bereits auf dem Wege durch das Mauerwerk entsprechend dem dort herrschenden Temperaturgradienten verkracken und fortlaufend Kohlenstoff ablagern. Die Kohlenstoffablagerung ist dabei umso stärker, je größer die Menge der durchströmenden Kohlenstoffträger ist. Die Menge richtet sich im Einzelfall nach dem Strömungs-

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widerstand, so daß der Kohlenstoffträger in erster Linie dorthin strömt, wo sich ein verhältnismäßig großer Strömungsquerschnitt und demzufolge geringer Strömungswiderstand ergibt. Die Folge davon ist, daß Zonen mit größerer Porosität sowie größeren Hohlräumen, Spalten und Fugen stärker mit dem Kohlenstoffträger versorgt und dementsprechend auch schneller mit Kohlenstoff angereichert werden. Demzufolge findet die Einlagerung des Kohlenstoffs stets bevorzugt dort statt, wo der Mauerwerksverschleiß am größten und das Mauerwerk am stärksten gefährdet ist. Hinzu tritt als Nebenwirkung der Infiltration eine gewisse Kühlung des Mauerwerks durch den kalten Kohlenstoffträger und dessen endotherme Zersetzung. Schließlich wirkt auch das von außen nach innen gerichtete Druckgefälle bei der Infiltration dem fortschreitenden Mauerwerksverschleiß, insbesondere der Metall- und/oder Schlackeninfiltration entgegen.

Versuche haben bewiesen, daß ein Mauerwerk beispielsweise aus Magnesitsteinen bereits nach verhältnismäßig kurzer Infiltrationszeit im gesamten Querschnitt mit Kohlenstoff bis zur Sättigung angereichert ist. Die Anreicherung geht bei gestampften oder vibrationsverdichtetem Mauerwerk wegen dessen größeren Porenvolumens noch schneller von statten.

Der Kohlenstoffträger wird vorzugsweise entgegen dem Mauerwerksverschleie, d.h. im wesentlichen senkrecht zur Mauerwerksoberfläche infiltriert. Dies kann in der Weise geschehen, daß der Kohlenstoffträger durch die Gefäß- oder Ofenwandung geleitet und vor dem Infiltrieren zunächst in einer porösen Zwischenschicht verteilt wird, aus der er dann in das aufzukohlende Mauerwerk eintritt. Normalerweise genügen einige Eintrittsstellen

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je Quadratmeter Mauerwerksfläche. Die Zahl der Eintrittsstellen hängt jedoch von der Art des Mauerwerks und der Gestaltung des Gefäßes bzw. Ofens ab. Im Falle

2 eines Konverters hat sich 1 Eintrittsstelle je 1 bis 5 m Wandfläche bewährt. In besonders gefährdeten Bereichen, beispielsweise im Konverterboden, können selbstverständlich mehr Eintrittsstellen angeordnet sein als in den weniger gefährdeten Bereichen.

Die Eintrittsstellen werden über Rohrleitungen mit dem Kohlenstoffträger versorgt, die bei der Verwendung eines zersetzbaren Kohlenstoffträgers notfalls isoliert sein müssen, um die Temperatur unter der Zersetzungstemperatur, beispielsweise unter 400 bis 450⁰C zu halten. Die Eintrittsstelle kann direkt im Mauerwerk oder auch in einer porösen Zwischenschicht liegen. Tiefofen, Roheisenmischer, Pfannen, Zwischengefäße beim Stranggießen und Vakuumgefäße besitzen normalerweise eine Isolierschicht mit verhältnismäßig hoher Porosität zwischen dem Mauerwerk und dem Außenmantel. Diese Zwischenschicht kann zur möglichst gleichmäßigen Verteilung des Kohlenstoffträgers über das gesamte Mauerwerk oder einzelne Mauerwerkszonen benutzt werden. Dort wo solche Isolierschichten nicht üblich sind, wie bei Konvertern, Elektroöfen, Siemens-Martin-Öfen, Kupolofen und Hochöfen, rechtfertigt sich die Anordnung einer Zwischenschicht im Falle einer Neuzustellung, da die Zwischenschicht die Verteilung des fluiden Kohlenstoffträgers wesentlich verbessert und damit zu einer Erhöhung der Mauerwerkshaltbarkeit beiträgt. Die Zwischen- bzw. Verteilerschicht braucht nur 10 bis 50 mm dick sein und kann aus einer Schüttung eines grobkörnigen feuerfesten Materials bestehen.

Sofern der Mauerwerksverschleiß unterschiedlich ist und/

oder eine unterschiedliche Infiltration bzw. Aufkohlung gewünscht wird, kann der fluide Kohlenstoffträger in einzelne oder mehrere von gas- und/oder flüssigkeitsdichten Sperrschichten im Mauerwerk umgrenzte Bereiche infiltriert werden. Eine Sperrschicht kann im Sinne der Erfindung dann als gas- und/oder flüssigkeitsdicht angesehen werden, wenn ihre Porosität deutlich geringer ist als diejenige des Mauerwerks. Mauerwerksschichten mit absichtlich eingestellter geringerer Porosität als das umgebende Mauerwerk werden nämlich infolge der Infiltration des Kohlenstoffträgers und der damit verbundenen Kohlenstoffablagerung sehr schnell zu Sperrschichten mit vom Kohlenstoff gänzlich verschlossenen Poren.

Die einzelne Mauerwerksbereiche umgrenzenden Sperrschichten können beispielsweise aus Blechen bestehen, die bei der Neuzustellung in das Mauerwerk eingebettet werden. Einzelne Bleche können dabei miteinander verschweißt oder mittels feuerfester Kitte, Anstrichmassen und Mörtel abgedichtet werden.

Die Sperrschicht kann jedoch auch aus einer streichfähigen, ein Bindemittel enthaltenden feuerfesten Masse aufgebaut werden. Als Bindemittel eignen sich Wasserglas, chemische Binder und insbesondere Polymerbinder, während die feuerfeste Masse vorzugsweise auf Basis von SiO₂-AIpO, aufgebaut ist und aus feingemahlenem Mullit, Korund, Magnesit, Zirkoniumoxyd und Spinell einzeln oder nebeneinander bestehen kann. Die vorerwähnten Mittel lassen sich auch als Anstrichmasse für die Umgrenzungsbleche verwenden, um diese vor einer Verzunderung zu schützen.

Eine Sperrschicht läßt sich in einfacherer Weise auch

dadurch aufbauen, daß in das Mauerwerk gegebenenfalls mit Wasserglas getränkte Pappe eingelegt wird, die zwar im Betrieb verkohlt, dabei jedoch eine ausreichend dichte Sperrschicht bildet. In ähnlicher Weise eignen sich Vliespapiere und -pappen aus keramischen Fasern mit oder ohne Teer bzw. Wasserglastränkung oder bloße Anstriche der vorerwähnten Art einschließlich Glasuren und keramische Überzüge.

Bei der Neuzustellung eines metallurgischen Gefäßes oder Ofens können die erfindungsgemäßen Sperrschichten ohne weiteres eingebracht werden, um das Mauerwerk in einzelne Bereiche aufzuteilen, die dem jeweiligen Mauerwerksverschleiß entsprechend individuell mit dem fluiden Kohlenstoffträger infiltriert werden. Vorteilhafterweise können dabei vorgefertigte, jeweils mit Ausnahme der Innenoberfläche von einer Sperrschicht umhüllte vorgefertigte Bauteile verwendet werden. So kann das Mauerwerk beispielsweise aus einzelnen quadratischen oder rechteckigen Fertigbauelementen aufgebaut sein, die - von den erforderlichen Zuführungen für den fluiden Kohlenstoffträger abgesehen - auf vier oder fünf Seiten mit einer Sperrschicht versehen sind. Zwischen den Sperrschichten können sich dann zwar Fugen ergeben; diese können jedoch mit Hilfe von Kitten und gegebenenfalls durch Infiltration eines Kohlenstoffträgers hinreichend dicht und beständig verschlossen werden. Selbstverständlich können auch ohnehin vorhandene Konstruktionsteile, beispielsweise Stahlträger von Ofenkonstruktionen als Sperrschicht benutzt werden, sofern sich dadurch nicht Spannungen ergeben. Bei verhältnismäßig kleinen metallurgischen Gefäßen wie beispielsweise einem Zwischengefäß einer Stranggußanlage, die ohnehin einen äußeren Stahlgußmantel besitzen, erübrigt sich dagegen im all-

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gemeinen die Anordnung von Sperrschichten und braucht der Mantel lediglich an geeigneten Stellen mit Eintrittsöffnungen und Zuleitungen für den Kohlenstoffträger versehen zu sein.

Die Infiltrationsmenge kann von Mauerwerk zu Mauerwerk und ;}e nach der Beanspruchung unterschiedlich sein. Normalerweise ist die Infiltrationsmenge bei der Inbetriebnahme eines neuzugestellten Mauerwerks verhältnismäßig hoch und nimmt alsdann mit zunehmender Betriebszeit bzw. zunehmender Kohlenstoffablagerung in den Poren, Fugen und Hohlräumen des feuerfesten Materials allmählich ab.

So betrug die Infiltrationsmenge bei der Verwendung

eines kohlenstoffabspaltenden Gases je m Mauerwerksoberfläche 2 bis 10 Nnr/h bei der Inbetriebnahme und verringerte sich über etwa 1 Nnr/h nach etwa 100 Stunden auf unter 1 Nnr/h. Die Menge des im Mauerwerk abgelagerten Kohlenstoffs hängt von der Infiltrationsmenge des Kohlenstoffträgers ab. Bei sehr hohen Infiltrationsmengen von beispielsweise dem Zehnfachen der vorerwähnten Werte ist die Kohlenstoffausbeute, d.h. das Verhältnis des angelagerten Kohlenstoffes zum Kohlenstoffgehalt des Trägers geringer. Im Hinblick auf eine optimale Ausbeute ist daher die Zufuhr einer kleineren Menge über einen längeren Zeitraum vorzuziehen. Bei gasförmigen Kohlenstoffträgern sind normalerweise Mengen über 10 Nnr/h.m² und bei flüssigen Kohlenstoffträgern über 10 l/h.m nicht erforderlich, die mit zunehmender Betriebszeit bis auf 50 bis 30% oder auch bis auf und im Falle der Sättigung bis auf Null verringert werden können.

Je nach der Beanspruchung kann die Menge des infiltrier-

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ten Kohlenstoffträgers auch zeitlich oder örtlich gesteigert oder vermindert werden. So können besonders gefährdete Zonen vorübergehend stärker beaufschlagt oder das gesamte Mauerwerk während längerer Stillstandszeiten beispielsweise an Feiertagen nur mit einer geringen Menge infiltriert werden.

Eine Kontrolle des Grades der Kohlenstoffablagerung im Mauerwerk ist im Wege einer Drucküberwachung in den Zuleitungen möglich, da der Druck mit zunehmender Kohlenstoffablagerung und demzufolge abnehmender Gasdurchlässigkeit ansteigt. So beträgt der Druck bei Inbetriebnahme normalerweise unter 0,1 atü und steigt sehr rasch auf höhere Werte bis etwa 1,0 atü, von denen er bei fortschreitendem Mauerwerksverschieiß wieder abfallen kann. Dem kann durch eine verstärkte Infiltration begegnet werden. Eine Drucküberwachung empfiehlt sich auch, um zu hohe Drücke zu vermeiden, die zu einem Ausbrechen des Mauerwerks führen können. In einzelnen Fällen, beispielsweise bei Vakuumgefäßen während der Unterdruckphase, kann es auch erforderlich sein, die Infiltration vorübergehend ganz einzustellen oder auf sehr niedrigem Niveau zu halten. Andererseits ist die Gefahr eines Austretens von Krackgasen bei vorhergehender ausreichender Infiltration sehr gering.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich nicht nur zur Infiltration während des Betriebes; vielmehr kann auch ein kohlenstofffreies oder nur verhältnismäßig wenig freien oder gebundenen Kohlenstoff enthaltendes Mauerwerk vor der Inbetriebnahme erwärmt und gleichzeitig mit einem Kohlenstoffträger infiltriert werden, um auf diese Weise die Mauerwerksporen, -fugen und -hohlräume von innen nach außen fortschreitend mit Kohlenstoff auf-

zufüllen. Diese Arbeitsweise bietet sich insbesondere dort an, wo das Mauerwerk vor der Inbetriebnahme ohnehin allmählich aufgeheizt werden muß.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend anhand von Zeichnungen des näheren erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch eine Versuchsanlage zum Nachweis der Kohlenstoffablagerung im feuerfesten Mauerwerk bei der Infiltration eines Kohlenstoffträgers,

Flg. 2 einen Vertikalschnitt durch das Mauerwerk und den Mantel eines Konverters mit einer Zuleitung für den Kohlenstoffträger,

Fig. 5 einen Vertikalschnitt durch ein normalerweise mit einer Isolierschicht zwischen dem Mauerwerk und einem Stahlmantel versehenes metallurgisches Gefäß,

Fig. 4 die Draufsicht auf einen Infiltrationsbereich im Mauerwerk und

Fig. 5 eine Draufsicht auf einen Konverterboden mit einem ringförmigen Infiltrationsbereich.

Bei der Versuchsanlage gemäß Fig. 1 ragen in einen Ofenraum 1 mit einer feuerfesten Auskleidung 2 mehrere Probesteine aus Magnesit hinein, deren rückwärtige Enden sich in einem Stahlblechkasten 4 befinden und die in ihren in den Ofenraum 1 hineinragenden Teil mit einer Sperrschicht aus einem feuerfesten Kitt beschichtet sind. Lediglich

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die Stirnfläche 6 der Steine 3 ist nicht beschichtet, um die Verhältnisse in einem üblichen metallurgischen Gefäß zu simulieren. Zwischen der Rückwand des Stahlblechkastens 4 und der Rückseite der Probesteine 3 befindet sich eine Schüttung aus einem grobkörnigen, feuerfesten keramischen Material 7, in die eine Zuleitung 8 für den Kohlenstoffträger eingebettet ist. Der Kohlenstoffträger gelangt über eine Leitung 9 aus einem Vorratsbehälter 10 mit einem Druckreduzierventil über einen Strömungsmesser 12 und ein Druckmeßgerät 13 in den Blechkasten 4.

Bei einem Versuch betrug die Ofentemperatur 1500⁰C und nahm die Temperatur in den Versuchssteinen bis auf etwa 400°C im Bereich der Schüttung 7 ab. Nach 50stündiger Infiltration von Propan als Kohlenstoffträger in einer Menge von 1 Nm /h.m besaßen, die anfangs kohlenstofffreien Steine einen Kohlenstoffgehalt von 10%. Durch Änderung der Infiltrationsmenge und -zeit konnten bei anderen Versuchen Kohlenstoffgehalte von 3 bis 8% eingestellt werden. Die Kohlenstoffausbeute betrug bei diesen Versuchen 30 bis 50% und verringerte sich bei extrem hohen Infiltrationsmengen auf 5%.

In der Praxis läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren beispielsweise mit einem Konverter der in Fig. 2 dargestellten Art durchführen. Ein solcher Konverter besteht aus einem Stahlblechmantel 15 mit rechtwinkelig angeschweißten oder auch losen, als Sperrschichten fungierenden Blechen 16, die das Mauerwerk in einzelne Infiltrationsbereiche 17, 18 aufteilen. Der Kohlenstoffträger wird dabei dem Mauerwerk über Verteiler 21 zugeführt, die über eine gemeinsame Leitung 20 an die durch eine Bohrung 21 ragende und über einen Federkörper 23 abgefederte Zuführleitung 19 angeschlossen sind. Die Verteiler 21 liegen in einer porösen Verteilerschicht 24, an

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die sich eine Hintermauerung 25 und dann das Mauerwerk aus beispielsweise teergetränkten und gebrannten eisenarmen Magnesitsteinen anschließt.

Bei einem Konverter der in Fig. 2 dargestellten Art konnte in den Steinen 26 und der bleibenden Hintermauerung 25 eine Kohlenstoffanreicherung über 5% nachgewiesen werden. Dabei zeigten sich schichtförmige Kohlenstoffablagerungen in den Fugen zwischen den einzelnen Steinen 25, 26, die insbesondere dem gefürchteten voreilenden Fugenverschleiß entgegenwirken.

Bei einem anderen Konverter wies die Ausmauerung Dehnfugen in Gestalt von Einlagen aus 1 mm starkem Vlies aus keramischem Material auf. Beim späteren Ausbrechen des Mauerwerks konnten noch Reste des Vlieses mit einer Dicke von 0,2 mm gefunden werden, die völlig mit infiltriertem Kohlenstoff durchsetzt waren und 8096 Kohlenstoff enthielten.

Bei dem in Fig. 3 dargestellten Gefäß, beispielsweise einem Tundish einer Stranggußanlage, besteht die feuerfeste Auskleidung aus gebrannten Magnesitsteinen 28, zwischen denen und einer Isolierschicht 29 aus gebundenen Asbestfasern mit einer Haltbarkeit bis etwa 1000⁰C eine Zwischenschicht 30 aus geblähtem Mullit liegt. Der Kohlenstoffträger wird über eine Zuleitung 31 zugeführt, die den Stahlpanzer 32 durchragt. Am Durchgang der Leitung durch den Stahlpanzer befindet sich in einer Büchse eine Dichtung aus keramischen Fasern 33 und einem feuerfesten Kitt 3^. Das Mauerwerk ist durch Vlieseinlagen in einzelne Infiltrationszonen unterteilt, deren rückwärtige Begrenzung der Stahlblechmantel 35 bildet. Am Stahlblechmantel befinden sich kleine Auflagewinkel 36,

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an denen die Vlieseinlagen festgekittet sind. Im Gegensatz zu dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 wird der durch die Leitung 31 zugeführte Kohlenstoffträger durch einzelnen Rohrstutzen 37 in die Zwischenschicht 30 eingeleitet. Die Rohrstutzen 37 verlaufen schräg nach unten, um das Eindringen von Verunreinigungen, insbesondere von Abrieb der feuerfesten Steine zu verhindern.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 liegt ein Mauer-

2 Werksbereich mit einer Fläche von etwa 2 m in einem zum Ofeninneren offenen Blechkasten 39. Von einem Verteiler 40 gehen Zuleitungen 41 zu insgesamt fünf dosenförmigen Eintrittsstellen 42, durch die der fluide Kohlenstoffträger in das Ofenmauerwerk gelangt. Die in Fig. 4 nicht sichtbaren Seitenwände des Blechkastens 39 brauchen nicht bis zur Innenoberfläche des neuzugestellten Ofenmauerwerks durchzugehen. Unabhängig davon können die Blechkasten 39 mit dem darin befindlichen Mauerwerk und einer etwa 2 cm starken, gasdurchlässigen Verteilerschicht in das normale Mauerwerk beispielsweise eines Konverters ohne Verbindung zum Konvertermantel als Fertigteile eingebaut werden. Der Querschnitt der Eintrittsöffnungen beträgt vorzugsweise das Ein- bis Zweifache des Querschnitts der Zuführleitungen 41, um den Strömungswiderstand niedrig zu halten und bei einer zu starken Temperaturerhöhung ein Zuwachsen mit Kohlenstoff zu verhindern. Die Eintrittsstellen können labyrinthartige Einbauten besitzen.

Der in Fig. 5 dargestellte Boden eines Konverters zum Frischen mit reinem Sauerstoff ist in eine Infiltrationszone 46, eine diese umgebende Außenzone 47 und eine zentrische Zone 48 mittels zweier Sperrschichten 49 aus normalem Blech unterteilt sowie insgesamt mit einem Blech-

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mantel 50 umgeben. Die einzelnen Sperrbleche 49 sind
mittels eines feuerfesten Kitts gegen die Bodenplatte des Konverters abgedichtet. Bei der Darstellung gemäß Fig. 5 wird der in besonderem Maße gefährdete Bodenbereich 46 mit Frischdüsen 51 nach dem erfindungsgemäßen Verfahren mit einem Kohlenstoffträger infiltriert.
Selbstverständlich können auch die übrigen Bodenzonen 47, 48 beispielsweise mit einer geringeren Infiltrationsmenge beaufschlagt werden, um den Bodenverschleiß so gering wie möglich zu halten.

Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet es, im Wege
einer Infiltration Kohlenstoff in den Poren, Fugen und Hohlräumen eines feuerfesten Mauerwerks gleich welcher Art abzulagern und damit der natürlichen Entkohlung durch die Ofenatmosphäre, Schlacke und das Metall entgegenzuwirken. Die Praxis hat dabei gezeigt, daß die Haltbarkeit üblicher metallurgischer Gefäße und Öfen bis auf das Doppelte und mehr verbessert wird. Dies gilt insbesondere für metallurgische Gefäße, die bei hoher Temperatur einem Schlackenangriff ausgesetzt sind, wie bei spielsweise Konverter für das Frischen von Stahl, insbesondere Edelstahl und Ferrolegierungen, für Elektroöfen einschließlich Induktionsöfen und Siemens-Martin-Öfen, insbesondere dann, wenn diese mit Zusatz von rei nem Sauerstoff arbeiten, sowie Pfannen, Zwischengefäße, Rinnen und Glüh-, Wärme- sowie Tieföfen.

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Claims

Elsenwerk-Gesellschaft Maximilianshütte mbH, 8458 Sulzbach-Rosenberg Patentansprüche:

1. Verfahren zur Erhöhung der Haltbarkeit des feuerfesten Mauerwerks von Öfen und metallurgischen Gefäßen durch Einlagerung von Kohlenstoff, dadurch gekennzeichnet , daß ein fluider Kohlenstoff träger in situ in das Mauerwerk infiltriert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß ein bei erhöhter Temperatur kohlenstoffabspaltendes Gas infiltriert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß eine bei erhöhter Temperatur Kohlenstoff abspaltende Flüssigkeit infiltriert wird.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1

bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß gasförmige oder flüssige Kohlenwasserstoffe infiltriert werden.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1

bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß der Kohlenstoffträger entgegen dem Mauerwerksverschleiß infiltriert wird.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1

bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß der Kohlenstoffträger durch die Gefäß- oder Ofenwandung geleitet und vor dem Infiltrieren zunächst in einer porösen Zwischenschicht verteilt wird.

7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1

bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß der Kohlenstoffträger in mehrere von jeweils einer gas- und/oder flüssigkeitsdichten Sperrschicht im Mauerwerk umgrenzte Bereiche infiltriert wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Sperrschicht aus Blech, verkohlter Pappe, einem Anstrich oder Überzug besteht.

9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche T

bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß der Kohlenstoffträger über im Mauerwerk endende Zuleitungs- und Verteilerkanäle infiltriert wird.

10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1

bis 9f dadurch gekennzeichnet , daß der Kohlenstoffträger stoßweise infiltriert wird.

11. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1

bis 10, dadurch gekennzeichnet , daß die Infiltration druckabhängig gesteuert wird.

12. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1

bis 10, dadurch gekennzeichnet , daß das Mauerwerk vor der Inbetriebnahme erwärmt und gleichzeitig ein Kohlenstoffträger infiltriert wird.

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13. Anwendung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 12 auf einen Ofen oder ein metallurgisches Gefäß mit einer gasdurchlässigen Verteilerschicht (24; 30) zwischen einem Stahlblechmantel (15; 52; 39) und der Ausmauerung (26; 28) und in der Verteilerschicht endenden Zuleitungen (19, 20; 31, 37; 41, 42) für den Kohlenstoffträger.

14. Anwendung nach Anspruch 13, wobei jedoch das Mauerwerk (26; 28; 44; 46, 47, 48) durch Sperrschichten (16; 35; 39) in einzelne Infiltrationszonen (17, 18) unterteilt ist.

15. Anwendung nach Anspruch 13 oder 14, wobei jedoch das Mauerwerk mindestens teilweise in Blechkästen (39) mit Zuleitungen (40, 41, 42) liegt.

16. Anwendung nach einem oder mehreren der Ansprüche 13 bis 15, auf einen Konverter, dessen Boden durch Sperrschichten (49, 50) in mindestens zwei Zonen (46, 47, 48) unterteilt ist, von denen mindestens eine Zone (46) mit Sauerstoffdüsen (51) als Infiltrationszone ausgebildet ist.

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